山东版物理高考总复习专题十一磁场（试题练）教学讲练

1、物理高考总复习PAGE PAGE 29学好数理化，走遍天下都不怕专题十一磁场【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容磁场及安培力1.能列举磁现象在生产生活中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。2.通过实验,认识磁场。了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。3.知道磁通量。4.通过实验,认识安培力。能判断安培力的方向,会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。本专题考试的重点内容是:1.磁感应强度的理解和计算;2.安培力、洛伦兹力的特点;3.有界磁场中的临界问题;4.带电粒子在匀强磁场中的多解问题

2、;5.带电粒子在组合场和复合场中的运动。其中,带电粒子在复合场中的运动,往往以高考压轴题的形式出现,用到的知识有:动力学观点(牛顿运动定律)、运动学观点、能量观点(动能定理、能量守恒定律)、电场的观点(类平抛运动的规律)、磁场的观点(带电粒子在磁场中运动的规律)。本专题内容包括磁场的基本性质、安培力的应用、洛伦兹力的应用和带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在复合场中的运动等内容。复习时应:1.侧重磁场、磁感应强度、磁感线、地磁场、安培力、洛伦兹力等基本概念的理解。2.熟练掌握电流在磁场中、带电粒子在磁场中的受力和运动的分析方法,同时应注意结合牛顿运动定律、运动学知识、圆周运动规律及功和能的关系等

3、知识进行综合分析,提高空间想象能力和运用数学知识解决物理问题的能力。洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动1.通过实验,认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。2.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。带电粒子在复合场中的运动1.了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。2.能分析带电粒子在复合场中的运动情况,能解释相关的物理现象。【真题探秘】基础篇 固本夯基【基础集训】考点一磁场及安培力1.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件,角的相应变化情况是()A.

4、棒中的电流变大,角变大B.两悬线等长变短,角变小C.金属棒质量变大,角变大D.磁感应强度变大,角变小答案A2.电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示,两相距很近的通电平行线圈和,线圈固定,线圈置于天平托盘上,当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是() A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D.线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力答案A3.如图所示,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,有一等腰直角三角形ACD。A点有一根垂直于ACD平面的直导线。当导线中通有图示方向的电流

5、时,D点的磁感应强度为零。则C点的磁感应强度大小为() A.0B.B0C.2B0D.2B0 答案C考点二洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动4.如图所示,边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD,带电粒子从A点沿AB方向射入磁场,恰好从C点飞出磁场;若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射入磁场,从DC边的M点飞出磁场(M点未画出)。设粒子从A点运动到C点所用时间为t1,由P点运动到M点所用时间为t2(带电粒子重力不计),则t1t2为()A.21B.23C.32D.32答案C5.如图所示,矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子,它们从

6、PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。粒子重力不计。下列说法正确的是()A.粒子a带负电B.粒子c的动能最大C.粒子b在磁场中运动的时间最长D.粒子b在磁场中运动时的向心力最大答案D考点三带电粒子在复合场中的运动6.(多选)如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动,现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中。设小球电荷量不变,小球由静止开始下滑的过程中()A.小球加速度一直增大B.小球速度一直增大,直到最后匀速C.棒对小球的弹力先减小后反向增大D.小球所受洛伦兹力一直增大答案BC7.(20

7、19山东淄博一模,24,12分)如图,与水平面成45角的平面MN将空间分成和两个区域。区域存在方向竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E;区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的正粒子以速度v0从平面MN上的P点水平向右射入区域。粒子的重力忽略不计。(1)求粒子第一次到达平面MN时离出发点P的距离;(2)上述粒子进入区域空间后,经磁场偏转第一次离开区域时,恰好能够通过P点,试求该匀强磁场磁感应强度的大小。答案(1)22mv综合篇 知能转换【综合集训】拓展一安培定则的应用和磁场的叠加1.(多选)已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr(其中k为比例系数,I为电流

8、,r为该点到直导线的距离)。现有四根平行的通电长直导线,其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上,电流方向如图所示,其中A、C导线中的电流大小为I1,B、D导线中的电流大小为I2。已知A导线所受的磁场力恰好为零,则下列说法正确的是(A.电流的大小关系为I1=2I2B.四根导线所受的磁场力都为零C.正方形中心O处的磁感应强度为零D.若移走A导线,则中心O处的磁场将沿OB方向答案ACD拓展二通电导体在磁场中运动情况的判定2.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘且两者相互垂直放置,两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈L1将() A.不动B.顺时针

9、转动C.逆时针转动D.向纸面内平动答案B3.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)()A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升答案A拓展三带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动4.不计重力的两个带电粒子M和N沿同一方向经小孔S垂直进入匀强磁场,在磁场中的运动轨迹如图。分别用vM与vN、tM与tN、qMmM与qNmNA.如果qMmM=qNmNB.如果qMmM=qNmNC.如果vM=vN,则qMmD.如果tM=tN,则qMm答案A

10、拓展四带电粒子在复合场中运动的典型实例5.如图所示,一段长方体导电材料,左右两端面的长和宽都分别为a和b,内有带电荷量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.IB|q|aU,负C.IB|q|bU,负答案C6.(多选)英国物理学家阿斯顿因首次制成质谱仪,并用此对同位素进行了研究,因此荣获了1922年的诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示

11、,则下列相关说法中正确的是()A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带正电C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,速度越大D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量不一定大答案BD应用篇 知行合一应用一探究有边界磁场的处理方法【应用集训】1.(多选)如图所示,正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,O点是cd边的中点,一个带正电的粒子(重力忽略不计)若从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场。现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30角的方向(如图中虚线所示),以各种不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是()A.该带电粒子不可能刚好从正方

12、形的某个顶点射出磁场B.若该带电粒子从ab边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是23tC.若该带电粒子从bc边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是t0D.若该带电粒子从bc边射出磁场,它在磁场中经历的时间可能是53t答案ABC2.如图,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小B=0.60 T。磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平行。在距ab为l=16 cm处,有一个点状的粒子放射源S,它向各个方向发射粒子,粒子的速率都是v=3.0106 m/s。已知粒子的电荷量与质量之比qm=5.0107 C/kg。现只考虑在纸面内运动的粒子,求ab板上被答案20 cm应用二探究

13、带电粒子在磁场中运动的多解问题【应用集训】1.(多选)如图所示,等腰直角三角形abc区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,直角边bc的长度为L。三个相同的带正电粒子从b点沿bc方向分别以不同速率v1、v2、v3射入磁场,在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3,且t1t2t3=332。不计粒子的重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是()A.粒子的速率关系一定是v1=v2v3B.粒子的速率关系可能是v2v10)的同种粒子(粒子重力不计),所有粒子均能通过MN上的b点。已知ab=L,MN两侧磁场区域均足够大,则粒子的速率可能是() A.qBL8mB.qBL6mC.答案BD应用

14、三探究带电粒子在交变电、磁场中的运动【应用集训】1.(多选)如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒()图1图2A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功答案ABC2.(2014山东理综,24,20分)如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。

15、t=0时刻,一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力),以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当B0和TB取某些特定值时,可使t=0时刻入射的粒子经t时间恰能垂直打在P板上(不考虑粒子反弹)。上述m、q、d、v0为已知量。图甲图乙(1)若t=12TB,求B0(2)若t=32TB,求粒子在磁场中运动时加速度的大小(3)若B0=4mv0qd,为使粒子仍能垂直打在P板上,答案(1)mv0qd(3)d3创新篇 守正出奇【创新集训】如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场,在直线y=a的上方和直

16、线x=2a的左侧区域内,有一沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一质量为m、电荷量为+q(q0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当入射速度方向沿x轴方向时,粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场,不计粒子重力,求:(1)磁感应强度B的大小;(2)粒子离开第一象限时速度方向与y轴正方向的夹角;(3)若将电场方向变为沿y轴负方向,电场强度大小不变,粒子以速度v从O点垂直于磁场方向、并与x轴正方向夹角=30射入第一象限,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的总时间t。答案(1)mvqa(2)tan =2Eqamv02【五年高考】A组基础题组1.(2019课标,17,6分)如图,等边三角形线框LMN

17、由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为() A.2FB.1.5FC.0.5FD.0答案B2.(2019课标,17,6分)如图,边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O,可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为()A.14kBl,54kBlB.14C.12kBl,54kBlD.12答案B3.(2018课标,20,6

18、分)(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,方向也垂直于纸面向外。则(A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712BB.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112BC.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112BD.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B答案AC4.(2017课标,19,6分)(多选)如图,三根相互平行的固定

19、长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。下列说法正确的是()A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为113D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为331答案BC5.(2017课标,16,6分)如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀

20、速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是()A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma答案B6.(2017课标,24,12分)如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x0区域,磁感应强度的大小为B0;x1)。一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时。当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)(1)粒子运动的时间;(2)粒子与O点间的距离。答案(1)mB0q(1+1)7.(2019课标,24,12分)如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外

21、。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OP与x轴的夹角为30,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力。求(1)带电粒子的比荷;(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。答案(1)4UB2d2(2)B8.(2018课标,24,12分)如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙

22、种离子在MN的中点射出;MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求(1)磁场的磁感应强度大小;(2)甲、乙两种离子的比荷之比。答案(1)4UlB组综合题组1.(2019课标,18,6分)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为( A.5m6C.11m6答案B2.(2017课标,21,6分)(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边

23、的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将() A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉答案AD3.(2017课标,18,6分)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒

24、子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2v1为() A.32B.21C.31D.32答案C4.(2016课标,18,6分)平面OM和平面ON之间的夹角为30,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为() A.mv2qBB.3mvqBC.答案D5.(20

25、16课标,15,6分)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为()A.11B.12C.121D.144答案D6.(2018课标,25,20分)如图,在y0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核11H和一个氘核12H先后从y轴上y=h点以相同的动能射出,速度方向沿

26、x轴正方向。已知11H进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为60,并从坐标原点O处第一次射出磁场。(1)11H第一次进入磁场的位置到原点O(2)磁场的磁感应强度大小;(3)12H第一次离开磁场的位置到原点答案(1)233h(2)6mEqh(3)7.(2018课标,25,20分)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速

27、度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;(2)求该粒子从M点入射时速度的大小;(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为6,求该粒子的比荷及其从M点运动到N答案(1)粒子运动的轨迹如图(a)所示。(粒子在电场中的轨迹为抛物线,在磁场中为圆弧,上下对称)图(a)(2)2ElBl(3)8.(2015山东理综,24,20分)如图所示,直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内,O为圆心,GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(区)和小圆内部(区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为

28、d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔。一质量为m、电荷量为+q的粒子由小孔下方d2处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场,由H(1)求极板间电场强度的大小;(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求区磁感应强度的大小;(3)若区、区磁感应强度的大小分别为2mvqD、4mvqD,粒子运动一段时间后再次经过答案(1)mv2qd(2)4mvC组教师专用题组 1.(2015课标,19,6分,0.506)(多选)有两个匀强磁场区域和,中的磁感应强度是中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与中运动的电子相比,中的电子()A.运动轨迹的半径是中的k倍B.加速度的大小是中的k

29、倍C.做圆周运动的周期是中的k倍D.做圆周运动的角速度与中的相等答案AC2.(2019天津理综,4,6分)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的()A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关C.前、后表面间

30、的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eU答案D3.(2017上海单科,11,4分)如图,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。开关闭合后导体棒受到的安培力方向()A.向上B.向下C.向左D.向右答案D4.(2015海南单科,1,3分)如图,a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点。P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A.向上B.向下C.向左D.向右答案A5.(2015课标,18,6分,0.527)(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法

31、正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转答案BC6.(2018天津理综,11,18分)如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E,方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。磁场中有一内、外半径分别为R、3R的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为M、N。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出。不计粒子重力。(1)求粒子从P到M所用的时间t;(2)若粒子从与P同一水平线上的Q

32、点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出。粒子从M到N的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度v0的大小。答案(1)3RBE7.(2015重庆理综,9,18分)图为某种离子加速器的设计方案。两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场。其中MN和MN是间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O,ON=ON=d,P为靶点,OP=kd(k为大于1的整数)。极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U。质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O进入磁场区域。当离子打到极板上ON区域(含N点)或外壳上时将会被吸收。两虚线之间的区域无电场和磁场存

33、在,离子可匀速穿过。忽略相对论效应和离子所受的重力。求:(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。答案(1)22Uqmqkd(2)22nUqm(3)(2k2【三年模拟】时间:60分钟分值:70分一、单项选择题(每小题3分,共12分)1.(2019山东潍坊二模,18)中核集团研发的“超导质子回旋加速器”,能够将质子加速至光速的12,促进了我国医疗事业的发展。若用如图所示的回旋加速器分别加速氕、氘两种静止的原子核,不考虑加速过程中原子核质量的变化,以下判断正确的

34、是(A.氘核射出时的向心加速度大B.氕核获得的速度大C.氘核获得的动能大D.氕核动能增大,其偏转半径的增量不变答案B 2.(2019山东泰安二模,16)如图所示,正方形区域abcd内存在磁感应强度为B的匀强磁场,e是ad的中点,f是cd的中点。如果在a点沿对角线方向以速率v射入一带负电的粒子(重力不计),恰好从e点射出。若磁场方向不变,磁感应强度变为B2,粒子的射入方向不变,速率变为2v。则粒子的射出点位于(A.e点B.d点C.df间D.fc间答案C3.(2018山东青岛二模)如图,在xOy平面内,虚线y=33x左上方存在范围足够大、磁感应强度为B的匀强磁场,在A(0,l)处有一个粒子源,可沿

35、平面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带电粒子,速率均为3qBl2m,粒子重力不计,A.mqBB.m4qB答案C4.(2019山东菏泽一模,18)如图所示,abcd是边长为L的正方形,在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场,结果粒子恰好能通过c点,不计粒子的重力,则粒子的速度大小为()A.qBLmB.C.(2-1答案C二、多项选择题(每小题4分,共12分)5.(2020届山东济南外国语学校月考,9)在O点有一个离子源,发射速度大小相同而方向不同的两个相同的粒子a和b,a和b速度方向之间的夹角=3

36、0,均沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P上。不计重力,下列说法正确的有()A.a、b均带正电B.a、b在磁场中运动的时间之比为43C.a、b在磁场中运动的路程之比为34D.a、b在P上的落点与O点的距离之比为34答案AB6.(2019山东淄博一模,20)如图所示,半径为R的14圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,过(-2R,0)点垂直x轴放置一线形粒子发射装置,能在0yR的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度均为v、带正电的同种粒子,粒子质量为m,电荷量为q。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。若某时刻粒子被装置发射出后,经过磁场偏转恰好击中y轴上的同一位置,则下列说法中正确的是(A.粒子击中点距O点的距离为RB.磁场的磁感应强度为mvC.粒子离开磁场时速度方向相同D.粒子从离开发射装置到击中y轴所用时间t的范围为2Rv答案ABD7.(2019山东济宁一模,21)如图所示,等腰直角三角形abc区域内(包